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西媒:微重力研究启发人类 生命起源论或需重新思考

2016-10-14 00:29:00 来源:参考消息网 责任编辑:贾元熙

核心提示:微重力情况下,黑腹果蝇的基因表达方式出现明显变化,有些就像重力传感器一样。如果所有生命起源和发展过程都是在地球表面发生的话,为何会存在这种重力传感基因?

参考消息网10月14日报道 西媒称,将我们固定在地面上的重力也会对植物的生长和某些癌症产生影响,如果我们摆脱重力会发生什么事?

西班牙《趣味》月刊3月号发表文章称,2015年11月,秘鲁和美国的专家宣布,他们发现在微重力情况下,黑腹果蝇的6个基因的表达方式出现明显变化,而且其中三个基因的活动方式就像重力传感器一样。如果这个发现属实,那么我们必须反问,如果所有生命起源和发展过程都是在地球表面发生的话,为何会存在这种重力传感基因,或许我们必须重新考虑地球生命来自外星和宇宙论,因为只有这样才能解释这些基因的存在,否则它们没有存在的理由。

文章称,微重力是理解某些基本问题,改进某些物理、化学和生物过程的工具之一。例如,没有重力影响,流体就不会产生对流、漂浮和沉降,这就让燃烧和其他问题的研究变得更加简单。

失重情况下事物活动方式不一样

我们来举另一个例子。当水开时,水里会出现很多水泡,但是在太空中,相似环境下,水开后却只有一个最大的水泡。科学家直到1992年通过航天飞机上的一个实验才明白其中奥妙,原来这是因为缺乏对流和浮力。

人们通常以为航天员在国际空间站漂浮是因为那里没有重力,但实际上,这是错误的看法。在国际空间站所在的距离地面400公里的高空,引力场是地球表面的将近89%,在这里无论是什么质量的东西,都会以同样的速度飘浮,因此当一个苹果从航天员手中掉落时,它不会掉到地上,而是以同等速度漂浮在航天员周围。人们普遍认为这种漂浮状态是零重力造成的,但更准确地讲,是微重力,相当于地球重力的百万分之一。

高塔、飞机和火箭成为实验室

文章称,想象我们身上捆着一个铅球从世界最高塔迪拜哈利法塔的最后一层往下跳。很多人以为如果我们放开铅球,我们掉落地面的过程将会更慢,但这是错误的看法。如果放开铅球的话,我们会看到铅球就固定在我们面前,因为铅球和人,我们都在单独落向地面的引力场。因此感觉失重的最佳方式是,让自己倒在引力场中。

这是模拟失重方式最基本的考虑因素,无论这个方式和场所是微重力高塔、抛物线飞行、探空火箭还是国际空间站,而我们使用的设备取决于进行失重实验的时间和所具备的资金:在微重力塔上一个星期的实验需要大约1.3万欧元(约合9.6万人民币),而在国际空间站中每1公斤物体的失重实验需要的费用为5万欧元(约合37万人民币)。

问题是为什么要研究微重力呢?为了理解那些被重力掩盖的过程;为了确定安装在太空中的设备能够正确运行;为了更好地了解零重力环境下的现象;为了改进工业程序。

航天员在进行抛物线飞行的飞机中训练

文章称,模拟微重力环境的飞机,能够实现大约20秒的失重状态。飞机以45度角上升大约10公里后,开始自由飞行,即按照抛物线轨迹飞行但不会掉落,在这20秒过后,飞机将以与起飞时同样的角度下降,然后抵达飞行轨道谷底,再重新开始同样的过程。在一次飞行中,这个过程可以重复30次。

在把航天员送入太空之前,航天局通常利用上述方法来训练航天员。但是花上5千多欧元(约合超过3.7万人民币),有些公司已经可以为爱冒险的人提供相似体验。不过失重的感觉并不舒服,三分之二的人会感到恶心。当然在微重力塔上并没有这个问题,在这里可以更少的成本体验短短几秒真实的失重感受。

火箭可避免大气颠簸

但是,实现短短几秒的微重力又有什么用呢?用处很多,不过一切取决于实验时间。有些生物研究,需要几周甚至几个月时间,是不可能用这些设备完成的,但是如果我们想要研究一个探测器天线的打开过程,那就可以把这个过程分割成不同的两秒间隔来进行。这样就可以查看在这个过程的不同时间段发生的事情,并以合理的价格做些初步的试验。但是,有些试验需要更多时间暴露在微重力环境中,那么就有两种选择,或用探空火箭,它可以提供几分钟的微重力环境,或者设计一个实验,把它带到国际空间站进行。

高塔以及飞机抛物线飞行的问题是会出现颠簸,导致剩余加速度现象,这可能是因为机械震动或大气摩擦造成的。相反,探空火箭可以实现高达20分钟的高质量的微重力环境:在100公里的高度,大气密度是地面周围的千万分之一,因此,因为摩擦产生的剩余加速度为零。不过不是所有东西都能搬上探空火箭,它的最大承重范围是在1800公里高处承重950公斤。

失重影响细胞生长

文章称,当涉及生物实验例如了解失重情况下癌症的发展以及植物生长状况时,情况有所变化。这时候,探空火箭提供的20分钟失重环境也不够用。通常这类研究需要几天或者几个月才能完成,为此实验必须在国际空间站进行,航天员使用一个叫做微重力科学手套箱的小箱子,它可以提供研究液体、危险物质或者燃烧过程的安全环境,航天员需使用特殊手套从外部对样品进行操作。

国际空间站的微重力还可以用来进行其他试验,例如寻找制造光伏电池的新方式,或者制造更薄的各种材料薄膜。

微重力环境还会对肿瘤细胞的变化和生长产生影响,毫无疑问,微重力研究将推动未来的生物医药开发。(编译/王露)

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